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(共27张PPT)
第4章 绿色开花植物的生活方式
第1节 光合作用
第1课时 科学家对光合作用的探索历程
第3单元 植物的生活
学习目标
1.了解科学史，掌握光合作用研究历程中的关键科学家及其贡献（如海尔蒙特、普利斯特利、英格豪斯、萨克斯等）。
2. 理解实验设计，能简述经典实验（如柳树实验、蜡烛与小鼠实验等）的原理、现象及结论。
3. 初步认识光合作用，通过科学史归纳光合作用的反应场所、原料、产物及条件。
1. 科学思维
通过分析科学家的实验，培养逻辑推理能力（如对照实验设计、变量控制）。体会“提出问题→设计实验→验证假说”的科学探究方法。
2. 科学探究
学习如何从实验现象中得出结论，并认识技术进步（如同位素标记法）对科学发展的推动作用。
3. 社会责任
认识光合作用对地球生态的意义，树立可持续发展观念。
重难先知
1.了解科学史，掌握光合作用研究历程中的关键科学家及其贡献（如海尔蒙特、普利斯特利、英格豪斯、萨克斯等）。
2. 理解实验设计，能简述经典实验（如柳树实验、蜡烛与小鼠实验等）的原理、现象及结论。
3. 初步认识光合作用，通过科学史归纳光合作用的反应场所、原料、产物及条件。
1.实验设计的逻辑理解：学生可能难以理解早期实验中变量的控制（如海尔蒙特未考虑空气的作用）。
2. 抽象概念的转化：如鲁宾与卡门的同位素标记法，需结合化学知识理解氧气来源的证明过程。
01
课堂导入
03
课堂小结
02
探究新知
目录
04
课堂练习
思考 ：
一棵小树长成参天大树，质量比原来增加几百甚至几千倍，它的食物是什么呢？它又是如何获取食物的呢？
“植物的根是一张嘴，植物生活和生长所需的一切物质，都是通过根吸收了土壤汁得到的。”
不足：未能通过实验去检验自己的理论。
亚里士多德的经验推测
你同意他的观点吗？
活动1
让我们一起穿越回去寻找探索光合作用的历程，小组代表上来到抽奖箱抽取人物头像（海尔蒙特、普利斯特利、英格豪斯、萨克斯），抽取到相关人物的同学变身为相应的科学家，负责将该科学家在光合作用的探索和实验流程告知大家，也可尝试将自己研究中的亮点和不足分析给同学们。
五年后
柳树增重74.5kg
土壤减少0.057kg
柳苗 2.3kg干土 90kg
76.8kg 89.943kg
1.海尔蒙特实验——柳苗生长之谜
结论：
柳苗生长所需的物质，并不是由土壤直接转化的，水才是使植物增重的物质。
1.海尔蒙特实验——柳苗生长之谜
实验亮点：
1. 开创性思维：首次通过定量实验研究植物生长物质来源，挑战当时“土壤是植物唯一营养来源”的传统观念。
2. 控制变量：精确测量土壤质量和柳树初始重量，体现早期科学实验的严谨性。
3. 重要发现：5年后柳树增重74.5Kg，而土壤仅减少0.057Kg，证明植物主要物质并非来自土壤，为后续光合作用研究奠定基础。
不足之处：
1. 忽略空气作用：未认识到二氧化碳（来自空气）是植物增重的关键来源，误认为水分是唯一物质来源。
2. 实验局限性：未考虑阳光、矿物质等变量，结论片面。
二.1771年，普利斯特利实验
把一支点燃的蜡烛和一支小鼠放到密闭的玻璃罩里，不久蜡烛熄灭了，小鼠死去。
实验一
将一支点燃的蜡烛和一盆绿色植物放到密闭的玻璃罩里，植物能够长时间地活着。
把一盆绿色植物和一只小鼠同时放到一个密闭容器里，植物和小鼠则都能够正常的活着。
二.1771年，普利斯特利实验
实验二
二.1771年，普利斯特利实验
结论：
蜡烛燃烧会污染空气，使小鼠窒息而死；绿色植物则能够净化因蜡烛燃烧或动物呼吸而变得浑浊的空气。
实验亮点：
1. 发现了植物与空气关系的实验
意义：首次揭示了植物能“净化”空气（后来被理解为光合作用释放氧气）。
不足之处：
1. 实验设计的粗糙性
他的植物实验缺乏定量控制（如光照强度、植物种类的影响），导致结论模糊。直到后来荷兰科学家扬·英根豪斯才证明光合作用需要光。
2. 忽视环境因素
未意识到光在植物“净化”空气中的关键作用，误以为植物在黑暗中也能改善空气。
二.1771年，普利斯特利实验
英格豪斯的实验进一步证实了只有在光的照射下才能净化空气,普利斯特利的实验才能成功！
光照
黑暗
三.1779年，英格豪斯实验
实验亮点：
1. 提出光合作用的基本框架
他的工作为后来科学家理解光合作用的化学过程（CO 吸收、O 释放）提供了方向，尽管当时尚未明确“光合作用”这一概念。
2.实验设计的严谨性
他通过对照实验（光照 vs. 黑暗）验证假设，体现了科学方法的进步。
不足之处：
1. 未能明确气体的化学本质
英格豪斯观察到气体释放，但受限于当时的技术，无法确定该气体是氧气（拉瓦锡后来才命名氧气）。他也未认识到植物同时吸收CO 。
2. 忽略能量与物质转化的关系
他未发现光合作用中光能转化为化学能（如葡萄糖合成）的过程，这一机制直到19世纪才被逐步阐明。
三.1779年，英格豪斯实验
四.其他科学进展
1782年瑞士瑟讷比埃：植物在光下放出氧气的同时，还要吸收空气中二氧化碳。
1804年瑞士索绪尔：绿色植物在光下同时还要消耗水。
在暗处放置数小时
五.1864年-萨克斯的实验
暗处理
光照
碘蒸汽处理
实验原理：
淀粉遇碘变蓝
消耗叶片中原有的淀粉
处理方法
黑纸遮挡部分
未遮挡部分
颜色变化
不变蓝
变蓝
结论：
绿色植物在光照下不仅能够释放氧气，而且能够合成淀粉等有机物，供植物生长发育等生命活动利用。
当人们重复普利斯特利的实验时，有的获得成功，有的总是失败，甚至发现植物还会更严重地污染空气。为什么学者们会得到不同的实验结果呢？
实验控制条件不同，实验的结果不同，有的学者是在黑暗下重复普利斯特利的实验，植物不但不能进行光合作用，还会因为呼吸作用产生二氧化碳更严重污染空气！
深入思考
英格豪斯还发现，光照下的绿色植物能够释放气体，这种释放气体的能力在夕阳西下时降低，日落后则完全停止 这说明什么问题？
绿色植物能够在光下净化空气，并能释放气体，并且净化空气的能力和光照强度有关。
活动2
非常感谢几位科学家穿越回来告诉我们光合作用发现的艰苦历程，科学家们都诚恳地分析了自己研究的亮点和不足，下面让我们站在巨人的肩膀上，总结梳理光合作用是怎么一回事呢？光合作用要用什么？能产生什么？
光合作用是植物的一项特意功能，在光下才能发生，需要利用水和二氧化碳（原料），合成淀粉和释放氧气（产物）。
时间 科学家 实验成果
古希腊 亚里士多德 植物所需全部物质来自（ ）
17世纪上半叶 比利时的海尔蒙特 使植物增重的唯一物质是（ ）
1771年 英国的普利斯特利 绿色植物能净化因燃烧或动物呼吸而变得污浊的空气
1779年 荷兰的英格豪斯 绿色植物（ ）才利用二氧化碳，释放气体
1782年 瑞士的瑟讷比埃 绿色植物在放出（ ）的同时吸收
（ ）气体
1804年 瑞士的索绪尔 绿色植物生长需要水
1864年 德国的萨克斯 绿色植物在光下合成（ ）
土壤
水
在光下
氧气
二氧化碳
淀粉
1.________等科学家的实验使人们认识到，绿色植物在光照下不但能够释放氧气，而且能够合成淀粉等有机物（ ）
A.海尔蒙特
B.普里斯特利
C.英格豪斯
D.萨克斯
D
萨克斯等科学家的实验使人们认识到，绿色植物在光照下不但能够释放氧气，而且能够合成淀粉等有机物,因此选D。
2．下列有关光合作用发现史的叙述中，不正确的是( )
A.海尔蒙特通过实验说明水分和二氧化碳是绿色植物生长所需的主要物质
B.英国科学家普利斯特莱通过实验证明了植物可以更新空气
C.后来的科学家通过实验发现，动物呼吸产生的二氧化碳是绿色植物光合作用所需的物质之一
D.一些科学家通过实验发现，绿色植物必须在光下才能进行光合作用
A
海尔蒙特通过实验说明柳树生长所需的主要物质是水，A错误。
3.普利斯特利的系列实验不能说明( )
A.绿色植物光合作用需要二氧化碳
B.绿色植物光合作用释放出氧气
C.蜡烛燃烧消耗氧气
D.绿色植物光合作用需要水
D
普利特利实验中，实验装置的设置中没有设置水这一因素，从该实验中不能得出绿色植物进行光合作用需要水这一结论，所以选D。
4．绿色植物光合作用发现历程的几个经典实验，下列有关叙述正确的是(　 )
A.海尔蒙特的实验说明柳树生长增重的物质主要来自土壤和水
B.普利斯特利的实验证明植物每时每刻都能更新污浊的空气
C.萨克斯的实验中，暗处理叶片的目的是消耗掉叶片中的氧气
D.光合作用是众多科学家通过无数复杂的实验逐渐认识的
海尔蒙特的实验说明柳树生长增重的物质主要来自水，A错误；普利斯特利的实验要实现需在光下，B错误；暗处理是消耗叶片中的淀粉；C错误；光合作用确实是众多科学家通过无数复杂的实验逐渐认识的，D正确。
D
THANKS
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